EP0287548A1 - Dispositif pour obturer un carottier monté dans un équipement de sondage - Google Patents

Dispositif pour obturer un carottier monté dans un équipement de sondage Download PDF

Info

Publication number
EP0287548A1
EP0287548A1 EP88870060A EP88870060A EP0287548A1 EP 0287548 A1 EP0287548 A1 EP 0287548A1 EP 88870060 A EP88870060 A EP 88870060A EP 88870060 A EP88870060 A EP 88870060A EP 0287548 A1 EP0287548 A1 EP 0287548A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bore
slide
ball
appendage
core barrel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP88870060A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0287548B1 (fr
Inventor
Charles Pierre Hallez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diamant Boart NV SA
Original Assignee
Diamant Boart NV SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Diamant Boart NV SA filed Critical Diamant Boart NV SA
Publication of EP0287548A1 publication Critical patent/EP0287548A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0287548B1 publication Critical patent/EP0287548B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B25/00—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/10—Valve arrangements in drilling-fluid circulation systems

Definitions

  • the present invention relates to a device for closing one end of a core barrel mounted in mining or petroleum sounding equipment.
  • This core barrel which can be, for example, of the type described in Belgian patent n ° 875,016, comprises on the one hand, a rotary external tube made up of a drill string and the lower end of which carries a welding ring and, on the other hand, a non-rotating inner tube whose lower end is provided with an extractor cone.
  • drilling fluid is injected from the surface inside the drill string.
  • a core representative of the ground can only be taken when the mucking operation is finished.
  • This annular space is delimited by the internal wall of the lower rod of the drill string and the external face of the internal tube of the core barrel.
  • the flow of drilling fluid is deflected by freely launching, from the end of the drill string opposite the core barrel, a ball intended to close off a seat provided at the upper end of the corer. To accelerate the descent of the ball, it is known to increase the flow of drilling fluid.
  • the present invention aims to remedy these drawbacks and relates to a device for rapidly closing the seat provided at the upstream end of the core barrel without causing water hammer in the column of drilling liquid.
  • the device according to the invention for closing the upstream end of a core barrel is essentially characterized in that it comprises a tube element similar to those constituting the drill string and in the bore of which is guided a slide delivering passage to a pressurized drilling liquid, this slide being driven to carry out a first movement under the effect of an increase in flow of the drilling liquid, between an initial rest position and a distant stable position in which it maintains an element shutter distant from a seat provided at the end of the core barrel and brought back under the effect of a subsequent reduction in flow rate to its initial position, in which it allows this shutter element to be applied on the seat cited above.
  • this closure element can be mounted on the slide, it is preferred, according to a feature of the invention, that this closure element consists of a solid metal ball distinct from the slide.
  • the slide is provided at one end with an appendage directed towards the aforementioned end of the core barrel, this appendage being provided with a protuberance having a shape such that in the initial position of rest of the slide, the appendage retains the ball in a first part of the bore of the tubular element while, in the stable position away, the protrusion retains the ball in a second part of the bore of the tubular element and allows to drop the ball towards the seat of the corer when the slide occupies again its initial position.
  • the above-mentioned appendage of the slide has a free cylindrical end coaxial with the bore of the tubular element.
  • This bore consists of successive coaxial cylindrical parts, a first of these parts having a diameter substantially equal to that of the appendix increased by twice the diameter of the ball, a second of these parts having a diameter greater than that of the free end of the protrusion increased by at least twice the diameter of the ball, while a third part of the bore, adjacent to the second part thereof and located on the side of the aforementioned end of the core barrel has a diameter smaller than the diameter of the aforementioned free end of the appendix increased by twice the diameter of the ball, so that the slide occupies a stable upper initial position of rest in which the cylindrical end of the appendix allows , when it is engaged in the second part of the bore, to retain the ball in the first part of this bore and that the slide occupies a stable lower position in which it allows the ball to pass from the first part of the bore into the second part of it and
  • the slide provided in the device according to the present invention preferably consists of a sleeve having, on the one hand, a throttle orifice for the flow of drilling fluid in the vicinity of its end opposite to that carrying the appendix and on the other hand, a series of divergent hydraulic fluid outlet holes, located in the vicinity of its end carrying the appendix.
  • a spring permanently urges the slide to move in the opposite direction to that of the drilling fluid.
  • the free end of the appendage retains the ball in a first part of the aforementioned bore, located upstream of the second part thereof, at least until the time when the the free end of the appendix engages in the third part of the bore.
  • Figure 1 is a cross-sectional view of a device according to the invention designated as a whole by the reference sign 1 in which a ball 2, intended to close the upstream end 3 of a core barrel 4, in applying to the seat 5 provided for the ball 2 at said end 3.
  • the device 1 comprises a tubular element 6 in the bore of which is guided a slide 7 delivering passage to a drilling fluid under pressure (direction of arrow X).
  • the tubular element 6 has at its upstream end 8 a thread 9 into which is screwed a hollow rod 10 advantageously provided with a turbine 11 or a downhole motor and at its downstream end 12, a thread 13 on which is screwed into the core barrel 4.
  • the turbine 11 rotated during the passage of the drilling liquid in the direction of arrow X, rotates the device 1 as well as the core barrel 4.
  • the slide 7 consists of a sleeve 14 having, on the one hand, a throttle orifice 15 of the flow of drilling liquid in the vicinity of its upstream end 16 and, on the other hand, a series of holes divergent 17 of the drilling fluid outlet located in the vicinity of its downstream end 18 carrying an appendage 19.
  • the sleeve 14 ends, upstream of the throttling orifice 15 of the drilling fluid flow, by a d-shaped piece funnel 20 intended to guide the flow of liquid towards the throttling orifice 15.
  • the sleeve 14 has an annular stop 21 on its outer face 22 in the vicinity of its upstream end 16, this stop 21 retaining in place a flange 23 d '' a socket 24.
  • the appendix 19 provided in the vicinity of the downstream end 18 of the sleeve 14 consists of a cylindrical rod 25 carrying at its free end 26 adjacent to the core barrel 4 a protrusion at the head 27, the latter having the shape of a cylinder 28 provided at each of its ends with a frustoconical outlet 29, 30.
  • the sleeve 14 forming a slide has, in the vicinity of the funnel-shaped part 20, a cylindrical external surface 31 adjacent to the internal surface 32 of the tubular element 6, this surface 31 having an annular groove 33 in which a gasket is placed. sealing 34.
  • the tubular element 6 has a passage 35 consisting of upstream to downstream of a cylindrical part 36 which is in contact with the cylindrical outer surface 31 having a diameter less than that of this part 36, so as to form a annular rim 38 on which bears a flange 39 provided with a rim 40, a bore 41 and finally, at its downstream end, a last cylindrical part 42 having a diameter greater than the diameter of the ball 2.
  • the bore 41 consists of the coaxial cylindrical parts 44, 45, 46 connected together as well as with the cylindrical parts 42 and 37 by frustoconical parts 47, 48, 49, 50.
  • the central cylindrical part 45 of the bore 41 has a diameter greater than that of the protuberance or head 27 of the appendage 19 increased by twice the diameter of the ball 2, while the cylindrical part 46 of this bore 41 has a diameter less than the diameter of the protrusion or head 27 increased by twice the diameter of the ball 2, so that the head 27 allows, when it is engaged in the cylindrical part 46, the ball 2 to be retained in the central cylindrical part 45, while it allows, when it is extracted from this cylindrical part 46, the ball 2 to pass from the central cylindrical part 45 in the cylindrical part 46 and to be applied on the seat 5 of the core barrel 4 (see Figures 3 and 4).
  • the cylindrical part 44 located upstream of the central cylindrical part 45 of the bore 41 has a diameter less than the diameter of the protuberance or head 27 increased by twice the diameter of the ball 2 but greater than the diameter of the rod 25 increased by twice the diameter of the ball 2, so that a ball 2 introduced into the upstream cylindrical part 44 through a hole 51 provided with a removable plug 52 remains in this part 44 at least until the head 27 engages in the cylindrical part 46 of bore 41 (see Figures 2 and 3).
  • the downstream end 53 of the turbine 11 serves as a retainer for the slide 7.
  • the core barrel 4 can consist of an outer tube 54 provided with a drill bit 55, in which is housed a hollow rod 56 having at its upstream part 55 the seat 5 for the ball 2.
  • a ball is introduced through the hole 51 in the upstream cylindrical part 44 of the bore 41, before starting the drilling operation, that is to say before introducing the drill string and the core barrel in the wellbore.
  • the descent of the drill string causes scree in the wellbore.
  • the drilling liquid Before taking a borehole, the drilling liquid must be passed (direction of arrow X) through the corer in order to clear and remove the scree that accumulated at the bottom of the borehole during the descent and ascent of the hollow drill string.
  • a core representative of the geological layer to be analyzed can only be taken when this operation to clear the scree has taken place.
  • the drilling liquid flow rate is advantageously adjusted to 1900 liters per minute.
  • the rinsing is then carried out effectively and the pressure drop created in the throttle orifice 15 and which reaches approximately 1 bar is slightly too small to push back the slide subjected to the antagonistic action of the coil spring 43.
  • Such a water hammer is particularly harmful in a core sampling tube because an abrupt deviation in the flow of drilling fluid results in the simultaneous creation of a depression inside the core barrel and an overpressure outside the core barrel.
  • the coring operation can take place.
  • a flow of drilling liquid of approximately 1100 liters per minute may be necessary to rotate, thanks to the turbine 11, the core barrel 4 as well as the device according to the invention 1.
  • the drilling fluid is guided by the divergent orifices 57 towards the annular space 58 of the core barrel 4, so as not to damage the sampled core.
  • Such a flow of 1100 liters per minute creates a pressure drop of approximately 0.5 bar in the throttle orifice 15 of the slide 7.
  • the device according to the invention, the core barrel, the turbine and the hollow drill rods are advantageously made of steel, while the crown of drilling advantageously contains particles of abrasive materials such as diamond, corundum, tungsten carbide or silicon possibly agglomerated in the form of platelets.
  • abrasive materials such as diamond, corundum, tungsten carbide or silicon possibly agglomerated in the form of platelets.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif pour obturer sans coup de bélier une extrémité (3) d'un carottier (4) monté dans un équipement de sondage minier ou pétrolier équipé éventuellement d'une turbine (11). Ce dispositif comprend un élément tubulaire (6) dans l'alésage duquel est guidé un coulisseau (7) livrant passage à un liquide de forage sous pression, ce coulisseau (7) étant déplaçable dans l'alésage susdit, sous l'effet d'une variation du débit du liquide de forage entre une première position dans laquelle il maintient un élément d'obturation (2) tel qu'une bille, éloignée d'un siège (5) prévu à l'extrémité susdite (3) du carottier (4) et permet, lorsqu'elle est engagée dans la deuxième partie de l'alésage, de retenir l'élément d'obturation dans la première partie de l'alésage et une seconde position dans laquelle il permet à l'élément d'obturation (2) de passer de la première partie de l'alésage dans la deuxième partie de celui-ci et d'aller s'appliquer sur le siège (5) du carottier (4) lorsque le coulisseau (7) revient à sa position initiale.

Description

  • La présente invention est relative à un dispositif pour obturer une extrémité d'un tube carottier monté dans un équipement de sondage minier ou pétrolier.
  • Il est connu de monter à l'extrémité d'un train de tiges creuses rotatives servant à effectuer des sondages, notamment dans des couches géologiques minières et pétrolières, un carottier permettant de prélever des échantillons de ces couches, par exemple à des fins d'analyse.
  • Ce carottier, qui peut être, par exemple, du type décrit dans le brevet belge n°875 016, comprend d'une part, un tube extérieur rotatif constitué d'un train de tiges et dont l'extrémité inférieure porte une couronne de soudage et, d'autre part, un tube intérieur non rotatif dont l'extrémité inférieure est pourvue d'un cône extracteur.
  • Dans un tel carottier, un liquide de forage est injecté à partir de la surface à l'intérieur du train de tiges.
  • Au début du forage, il est indispensable de conduire le liquide de forage au travers du tube carottier en vue de déblayer et de nettoyer les éboulis qui se sont accumulés au fond du puits lors de la remontée et de la descente du train de tiges de forage.
  • Une carotte représentative du terrain ne peut en effet être prise que lorsque l'opération de déblayage est terminée.
  • Pendant le découpage d'une carotte, on prévoit généralement de dévier le flux du liquide de forage vers l'extérieur du carottier dans un espace annulaire entourant ce dernier. Cet espace annulaire est délimité par la paroi intérieure de la tige inférieure du train de tiges creuses de forage et la face extérieure du tube intérieur du carottier.
  • Dans les équipements de sondage ou forage connus, on dévie le flux du liquide de forage en lançant librement, à partir de l'extrémité du train de tiges opposée au carottier, une bille destinée à venir obturer un siège prévu à l'extrémité supérieure du carottier. Pour accélérer la descente de la bille, il est connu d'augmenter le débit du liquide de forage.
  • En pratique, malgré un débit du liquide de forage pouvant atteindre 1500 litres par minute, la descente de la bille dans un train de tiges creuses d'une longueur d'environ 3000 mètres peut prendre environ 20 minutes.
  • De plus, on a constaté qu'à la fin de sa chute, la bille s'applique brusquement sur le siège susdit et provoque dans la colonne descendante de liquide de forage un coup de bélier qui endommage le carottier et éventuellement le puits de sondage.
  • La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et a pour objet un dispositif permettant d'obturer rapidement le siège prévu à l'extrémité d'amont du carottier sans provoquer de coup de bélier dans la colonne de liquide de forage.
  • Le dispositif suivant l'invention pour obturer l'extrémité d'amont d'un carottier est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un élément de tube semblable à ceux constituant le train de tiges et dans l'alésage duquel est guidé un coulisseau livrant passage à un liquide de forage sous pression, ce coulisseau étant entraîné à effectuer un premier déplacement sous l'effet d'une augmentation de débit du liquide de forage, entre une position initiale de repos et une position stable éloignée dans laquelle il maintient un élément d'obturation éloigné d'un siège prévu à l'extrémité du carottier et ramené sous l'effet d'une diminution ultérieure de débit à sa position initiale, dans laquelle il permet à cet élément d'obturation de s'appliquer sur le siège précité.
  • Bien que l'élément d'obturation précité puisse être monté sur le coulisseau, on préfère, selon une particularité de l'invention, que cet élément d'obturation soit constitué d'une bille métallique pleine distincte du coulisseau.
  • Selon une autre paricularité de l'invention, le coulisseau est muni à une extrémité d'un appendice dirigé vers l'extrémité susdite du carottier, cet appendice étant muni d'une protubérance ayant une forme telle que dans la position initiale du repos du coulisseau, l'appendice retient la bille dans une première partie de l'alésage de l'élément tubulaire tandis que, dans la position stable éloignée, la protubérance retient la bille dans une deuxième partie de l'alésage de l'élément tubulaire et permet de larguer la bille vers le siège du carottier lorsque le coulisseau occupe à nouveau sa position initiale.
  • Dans une forme de réalisation du dispositif suivant l'invention, l'appendice précité du coulisseau présente une extrémité libre cylindrique coaxiale à l'alésage de l'élément tubulaire. Cet alésage est constitué de parties cylindriques successives coaxiales, une première de ces parties ayant un diamètre sensiblement égal à celui de l'appendice majoré de deux fois le diamétre de la bille, une deuxième de ces parties ayant un diamètre supérieur à celui de l'extrémité libre de la protubérance majoré d'au moins deux fois le diamètre de la bille, tandis qu'une troisième partie de l'alésage, adjacente à la deuxième partie de celui-ci et située du côté de l'extrémité précitée du carottier a un diamétre inférieur au diamètre de l'extrémité libre précitée de l'appendice majoré de deux fois le diamètre de la bille, de telle manière que le coulisseau occupe une position initiale supérieure stable de repos dans laquelle l'extrémité cylindrique de l'appendice permet, lorsqu'elle est engagée dans la deuxième partie de l'alésage, de retenir la bille dans la première partie de cet alésage et que le coulisseau occupe une position inférieure stable dans laquelle il permet à la bille de passer de la première partie de l'alésage dans la deuxième partie de celui-ci et d'aller s'appliquer sur le siège du carottier lorsque le coulisseau revient à sa position initiale.
  • Le coulisseau prévu dans le dispositif suivant la présente invention est de préférence, constitué d'un manchon présentant, d'une part, un orifice d'étranglement du flux de liquide de forage au voisinage de son extrémité opposée à celle portant l'appendice et d'autre part, une série de trous divergents de sortie du liquide hydraulique, situés au voisinage de son extrémité portant l'appendice.
  • Un ressort sollicite en permanence le coulisseau à se déplacer en sens opposé à celui du liquide de forage.
  • Selon encore une particularité de l'invention, l'extrémité libre de l'appendice retient la bille dans une première partie de l'alésage susdit, située en amont de la deuxième partie de celle-ci, au moins jusqu'au moment où l'extrémité libre de l'appendice s'engage dans la troisième partie de l'alésage.
  • D'autres particularités et détails de l'invention ressortiront de la description détaillée suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés qui montrent à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation d'un dispositif suivant l'invention.
  • Dans ces dessins:
    • - la figure 1 montre, en coupe transversale, un dispositif suivant l'invention dans lequel un coulisseau occupe une position initiale de repos dans laquelle il retient une bille; et
    • - les figures 2 et 3 montrent également en coupe transversale, le dispositif suivant l'invention montré à la figure 1, dans lequel le coulisseau et la bille occupent des positions différentes, et
    • - la figure 4 est une vue en coupe transversale analogue aux figures 1 à 3, montrant le dispositif suivant l'invention dans lequel la bille obture l'extrémité d'amont du carottier.
  • Dans ces différentes figures, les mêmes signes de référence désignent des éléments identiques.
  • La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un dispositif suivant l'invention désigné dans son ensemble par le signe de référence 1 dans lequel une bille 2, destinée à obturer l'extrémité d'amont 3 d'un carottier 4, en s'appliquant sur le siège 5 prévu pour la bille 2 à ladite extrémité 3.
  • Le dispositif 1 comprend un élément tubulaire 6 dans l'alésage duquel est guidé un coulisseau 7 livrant passage à un liquide de forage sous pression (direction de la flèche X). L'élément tubulaire 6 présente à son extrémité amont 8 un taraudage 9 dans lequel vient se visser une tige creuse 10 avantageusement munie d'une turbine 11 ou d'un moteur de fond de trou et à son extrémité aval 12, un filetage 13 sur lequel vient se visser le carottier 4. La turbine 11 mise en rotation lors du passage du liquide de forage dans la direction de la flèche X, entraîne en rotation le dispositif 1 ainsi que le carottier 4.
  • Le coulisseau 7 est constitué d'un manchon 14 présentant, d'une part, un orifice d'étranglement 15 du flux de liquide de forage au voisinage de son extrémité amont 16 et, d'autre part, une série de trous divergents 17 de sortie du liquide de forage situés au voisinage de son extrémité aval 18 portant un appendice 19. Le manchon 14 se termine, en amont de l'orifice d'étranglement 15 du flux de liquide de forage, par une pièce en forme d'entonnoir 20 destinée à guider le flux de liquide vers l'orifice d'étranglement 15. Le manchon 14 présente une butée annulaire 21 sur sa face extérieure 22 au voisinage de son extrémité amont 16, cette butée 21 retenant en place une bride 23 d'une douille 24.
  • L'appendice 19 prévu au voisinage de l'extrémité aval 18 du manchon 14 est constitué d'une tige cylindrique 25 portant à son extrémité libre 26 adjacente au carottier 4 une protubérance en tête 27, celle-ci ayant la forme d'un cylindre 28 munie à chacune de ses extrémités d'une sortie tronconique 29, 30.
  • Le manchon 14 formant coulisseau présente au voisinage de la pièce en forme d'entonnoir 20 une surface extérieure cylindrique 31 adjacente à la surface intérieure 32 de l'élément tubulaire 6, cette surface 31 présentant une rainure annulaire 33 dans laquelle est placé un joint d'étanchéité 34.
  • L'élément tubulaire 6 présente un passage 35 constitué de l'amont vers l'aval d'une partie cylindrique 36 qui est en contact avec la surface extérieure cylindrique 31 ayant un diamètre inférieur à celui de cette partie 36, de manière à former un rebord annulaire 38 sur lequel prend appui une bride 39 munie d'un rebord 40, d'un alésage 41 et enfin, à son extrémité aval, d'une dernière partie cylindrique 42 ayant un diamètre supérieur au diamètre de la bille 2.
  • Dans l'alésage 41 se déplace la protubérance ou tete 27 du coulisseau 7, ce coulisseau 7 se déplaçant sous l'effet d'une perte de charge due à une variation du débit du liquide de forage. Lorsque le débit du liquide de forage est important, la perte de charge due au passage du fluide à travers l'étranglement 15 du coulisseau 7 est important et le coulisseau 7 se déplace dans le sens du flux (direction X) du liquide de forage à l'encontre de l'action d'un ressort à boudin 43 situé entre la bride 23 de la douille 24 prenant appui sur la butée 21 du coulisseau 7 et le rebord 40 de la bride 39 prenant appui sur le rebord annulaire 38 de l'élément tubulaire 6.
  • L'alésage 41 est constitué des parties cylindriques coaxiales 44, 45, 46 reliées entre elles ainsi qu'avec les parties cylindriques 42 et 37 par des parties tronconiques 47, 48, 49, 50.
  • La partie cylindrique centrale 45 de l'alésage 41 a un diamètre supérieur à celui de la protubérance ou tête 27 de l'appendice 19 majoré de deux fois le diamétre de la bille 2, tandis que la partie cylindrique 46 de cet alésage 41 a un diamètre inférieur au diamètre de la protubérance ou tête 27 majorée de deux fois le diamètre de la bille 2, de telle sorte que la tête 27 permet, lorsqu'elle est engagée dans la partie cylindrique 46, à la bille 2 d'être retenue dans la partie cylindrique centrale 45, tandis qu'elle permet, lorsque'elle est extraite de cette partie cylindrique 46, à la bille 2 de passer de la partie cylindrique centrale 45 dans la partie cylindrique 46 et d'aller s'appliquer sur le siège 5 du carottier 4 (voir figures 3 et 4).
  • La partie cylindrique 44 située en amont de la partie cylindrique centrale 45 de l'alésage 41 a un diamètre inférieur au diamètre de la protubérance ou tête 27 majoré de deux fois le diamètre de la bille 2 mais supérieur au diamètre de la tige 25 majorée de deux fois le diamètre de la bille 2, de telle sorte qu'une bille 2 introduite dans la partie cylindrique amont 44 par un trou 51 muni d'un bouchon amovible 52 reste dans cette partie 44 au moins jusqu'au moment où la tête 27 s'engage dans la partie cylindrique 46 de l'alésage 41 (voir figures 2 et 3). L'extrémité aval 53 de la turbine 11 sert d'arrêtoir pour le coulisseau 7.
  • Le carottier 4 peut être constitué d'un tube 54 extérieur muni d'une couronne de forage 55, dans lequel est logée une tige creuse 56 présentant à sa partie amont 55 le siège 5 pour la bille 2.
  • Lorsque la bille 2 obture l'extrémité 3 de la tige creuse 56, le flux de liquide de forage est guidé dans des orifices divergents 57 vers l'espace annulaire 58 situé entre le tube extérieur 54 et la tige creuse 56, et l'opération de carottage peur avoir lieu.
  • Une description séquentielle du procédé de carottage mettant en oeuvre le dispositif décrit ci-­dessus est illustré par les figures 1 à 4.
  • Comme illustré à la figure 1, une bille est introduite par le trou 51 dans la partie cylindrique amont 44 de l'alésage 41, avant d'entamer l'opération de sondage c'est à dire avant d'introduire le train de tiges et le tube de carottier dans le puits de forage.
  • La descente du train de tiges entraîne des éboulis dans le puits de forage.
  • Avant de prélever une carotte de sondage, il convient de faire passer le liquide de forage (direction de la flèche X) à travers le carottier en vue de déblayer et d'éliminer les éboulis qui se sont accumulés au fond du puits de sondage lors de la descente et de la remontée du train de tiges creuses de forage. En effet, une carotte représentative de la couche géologique à analyser ne peut être prélevée que lorsque cette opération de déblayage des éboulis a eu lieu.
  • Pour cette opération de déblayage le débit de liquide de forage est avantageusement réglé à 1900 litres par minute. Le rinçage s'effectue alors efficacement et la perte de charge créée dans l'orifice d'étranglement 15 et qui atteint environ 1 bar est légèrement trop faible pour repousser le coulisseau soumis à l'action antagoniste du ressort à boudin 43.
  • Lors du rinçage, la force appliquée sur le coulisseau due à la perte de charge dans l'étranglement est en équilibre avec la force de compression du ressort. Le débit de rincage crée une perte de charge qui ne provoque aucun déplacement sensible du coulisseau. Une interruption quelconque, par exemple accidentelle du rinçage du carottier, ne provoque pas non plus de déplacement sensible du coulisseau.
  • Lorsque l'opérateur juge que l'opération de rinçage est terminée, il augmente le débit de liquide de forage jusqu'à 2900 litres par minute pendant un court intervalle de temps, créant une perte de charge d'environ 3 bars dans l'orifice d'étranglement 15 du coulisseau 7.
  • Cette perte de charge provoque le déplacement du coulisseau 7 dans le sens du flux de liquide de forage (flèche X) à l'encontre de l'action du ressort à boudin 43. Ainsi la tête 27 de l'appendice 19 du coulisseau 7 se déplace dans le sens (X) du flux de liquide et, lorsqu'elle est engagée dans la troisième partie 46 de l'alésage 41, elle permet à la bille 2 introduite au préalable dans la première partie 44 disposée en amont de l'alésage 41 par l'orifice 51 muni du bouchon 52 de passer de la première partie amont 44 dans la deuxième partie 45 de l'alésage 41 (voir figures 2 et 3).
  • Lorsque l'opération de déblayage du fond du puits est terminée et lorsque la bille 2 se trouve dans la deuxième partie 45 de l'alésage 41, le débit du liquide de forage est réduit ou éventuellement arrêté, de sorte que par l'action du ressort 43 sur le coulisseau 7 et par la perte de charge faible ou nulle dans l'orifice d'étranglement 15 du coulisseau 7, ce coulisseau se déplace dans le sens de la flèche Y. Ainsi la tête 27 du coulisseau 7 est extraite de la troisième partie cylindrique 46 de manière à permettre le passage de la bille 2 de la deuxième partie 45 dans la troisième partie 46. La bille 2 peut dès lors par gravité, aller s'appliquer sur le siège 5 du carottier 4 (voir figures 3 et 4).
  • Ce débit minimal ou nul permet d'éviter l'apparition d'un coup de bélier qu'aurait pu provoquer un arrêt brusque du flux de liquide du débit de liquide de forage à l'intérieur du tube carottier.
  • Un tel coup de bélier est particulièrement néfaste dans un tube carottier de sondage parce qu'une déviation brusque du débit de liquide de forage se traduit par la création simultanée d'une dépression à l'intérieur du tube carottier et d'une surpression à l'extérieur du tube carottier.
  • L'apparition simultanée de la diminution de pression à l'intérieur du tube carottier et de l'augmentation de pression à l'extérieur du tube carottier pourrait provoquer le flambage radial et l'écrasement du tube carottier qui comporte nécessairement, comme on le sait, des parois minces.
  • Une fois, la bille appliquée sur le siège du carottier 4 comme illustré à la figure 4, l'opération de carottage peut avoir lieu.
  • Pour celle-ci, un débit de liquide de forage d'environ 1100 litres par minute peut être nécessaire pour mettre en rotation, grâce à la turbine 11, le carottier 4 ainsi que le dispositif suivant l'invention 1. Le fluide de forage est guidé par les orifices divergents 57 vers l'espace annulaire 58 du carottier 4, de manière à ne pas endommager la carotte prélevée. Un tel débit de 1100 litres par minute crée une perte de charge d'environ 0,5 bar dans l'orifice d'étranglement 15 du coulisseau 7.
  • Il est évident que l'on peut utiliser d'autres carottiers que celui représenté et décrit dans le présent mémoire. Ainsi, à titre d'exemple, on peut utiliser un carottier double tel que décrit dans le brevet belge 875 016.
  • Le dispositif suivant l'invention, le carottier, la turbine et les tiges creuses de forage sont avantageusement en acier, tandis que la couronne de forage contient de façon avantageuse des particules de matières abrasives telles que diamant, corindon, carbure de tungstène ou de silicium éventuellement agglomérées sous forme de plaquettes.
  • Au lieu de la bille 2, on peut utiliser un autre corps de révolution tel qu'un pointeau qui peut éventuellement être solidaire du coulisseau.

Claims (16)

1. Dispositif pour obturer une extrémité d'un tube carottier (4) monté dans un équipement de sondage minier ou pétrolier, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de tube (6) semblable à ceux constituant le train de tubes et dans l'alésage duquel est guidé un coulisseau (7) livrant passage à un liquide de forage sous pression, ce coulissant étant entraîné à effectuer un premier déplacement sous l'effet d'une augmentation de débit du liquide de forage, entre une position initiale de repos et une position stable éloignée dans laquelle il maintient un élément d'obturation éloigné d'un siège (5) prévu à l'extrémité (3) du carottier (4) et ramené sous l'effet d'une diminution ultérieure de débit à sa position initiale, dans laquelle il permet à cet élément d'obturation (2) de s'appliquer sur le siège précité (5).
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'obturation (2) est distinct du coulisseau (7).
3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément d'obturation (2) est une bille métallique pleine.
4. Dispositif suivant les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le coulisseau (7) est muni à une extrémité d'un appendice (19) dirigé vers l'extrémité (3) susdite du carottier (4), cet appendice (19) étant muni d'une protubérance (27) ayant une forme telle que dans la position initiale de repos du coulisseau (7), l'appendice retient la bille (2) dans une première partie (44) de l'alésage (41) de l'élément tubulaire (5) tandis que dans la position stable éloignée, la protubérance retient la bille dans une deuxième partie de l'alésage de l'élément tubulaire (5) et permet de larguer la bille vers le siège (5) du carottier (4) lorsque le coulisseau (7) occupe à nouveau sa position initiale.
5. Dispositif suivant le revendication 4, caractérisé en ce que l'appendice (19) précité du coulisseau (7) présente une extrémité libre cylindrique coaxiale (26) à l'alésage de l'élément tubulaire (5) et en ce que cet alésage (41) est constitué de parties cylindriques (44, 45, 46) successives coaxiales, une première (44) de ces parties, disposée en amont, ayant un diamétre sensiblement égal à celui de l'appendice (19) majoré de deux fois le diamètre de la bille, une deuxième de ces parties (45) ayant un diamètre supérieur à celui de l'extrémité libre (26) de la protubérance (27) majoré d'au moins deux fois le diamètre de la bille (2), tandis qu'une troisième partie (46) de l'alésage (41), adjacente à le deuxième partie (45) de celui-ci et située en aval du côté de l'extrémité précitée (3) du carottier (4) a un diamètre inférieur au diamètre de l'extrémité libre précitée (26) de l'appendice (19) majoré de deux fois le diamètre de la bille (2).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le coulisseau (7) occupe une position supérieure stable de repos dans laquelle le bord supérieur (29) d'une protubérance (27) de l'appendice (19) engagée dans la deuxième partie (45) de l'alésage (41) permet de retenir la bille (2) dans la première partie (44) de l'alésage(41).
7. Dispositif selon la revendicaton 4 ou 5, caractérisé en ce que le coulisseau occupe une position inférieure stable dans laquelle la protubérance (26) de l'appendice (19) est engagé dans la troisième partie (46) de cet alésage (41), par déplacement vers le bas lorsque la perte de charge créée par l'écoulement du liquide dans l'étranglement (15) est supérieur à la poussée du ressort(43).
8. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le coulisseau (7) est constitué d'un manchon (14) présentant, d'une part, un orifice d'étranglement (15) du flux de liquide de forage au voisinage de son extrémité opposée (16) à celle (18) portant l'appendice (19) et d'autre part, une série de trous divergents (17) de sortie du liquide hydraulique situés au voisinage de son extrémité (18) portant l'appendice (19).
9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'un ressort (43) sollicite en permanence le coulisseau (7) à se déplacer en sens opposé du liquide de forage.
10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le ressort est un ressort à boudin (49) logé le long d'un rebord (41) d'une bride (39) prenant appui sur un rebord annulaire (38) de l'élément tubulaire précité (6).
11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 3 à 10, caractérisé en ce que l'extrémité libre (29) de l'appendice (19) retient la bille (2) dans une première partie (44) de l'alésage susdit située en amont de la deuxième partie (45) de celle-ci, au moins jusqu'au moment où l'extrémité libre (29) de l'appendice (19) s'engage dans la troisième partie (46) de l'alésage (41).
12. Dispositif suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (6) présente un orifice 51 muni d'un bouchon amovible (52) permettant d'introduire la bille (2) dans la première partie (44) de l'alésage susdit (41).
13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément tubulaire (6) est muni de moyens (13) permettant de le solidariser au carottier (4) et de moyens (9) permettant de le solidariser à un tube (10) rotatif de l'équipement de sondage.
14. Equipement formé d'un carottier (4) solidaire d'un dispositif (1) suivant l'une quelconque des revendications précédentes.
15. Equipement suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend également au moins un tube rotatif (10) d'un équipement de sondage solidaire dudit dispositif (1).
16. Equipement suivant la revendication 15, caractérisé en ce qu'une turbine (11) est montée dans un tube rotatif (10) de l'équipement de sondage.
EP88870060A 1987-04-14 1988-04-13 Dispositif pour obturer un carottier monté dans un équipement de sondage Expired - Lifetime EP0287548B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE8700395 1987-04-14
BE8700395A BE1000474A3 (fr) 1987-04-14 1987-04-14 Dispositif pour obturer un carottier monte dans un equipement de sondage.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0287548A1 true EP0287548A1 (fr) 1988-10-19
EP0287548B1 EP0287548B1 (fr) 1991-09-25

Family

ID=3882613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP88870060A Expired - Lifetime EP0287548B1 (fr) 1987-04-14 1988-04-13 Dispositif pour obturer un carottier monté dans un équipement de sondage

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4887676A (fr)
EP (1) EP0287548B1 (fr)
BE (1) BE1000474A3 (fr)
DE (1) DE3865064D1 (fr)
NO (1) NO881603L (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991019075A2 (fr) * 1990-05-31 1991-12-12 Diamant Boart Stratabit S.A. Carottier double pour forage devie
EP0588373A1 (fr) * 1990-05-31 1994-03-23 Diamant Boart Stratabit S.A. Carottier double pour forage dévié

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6009960A (en) * 1998-01-27 2000-01-04 Diamond Products International, Inc. Coring tool
US7100700B2 (en) * 2002-09-24 2006-09-05 Baker Hughes Incorporated Downhole ball dropping apparatus
GB2526826B (en) 2014-06-03 2016-05-18 Nov Downhole Eurasia Ltd Downhole actuation apparatus and associated methods
US10577879B2 (en) * 2017-11-27 2020-03-03 Chevron U.S.A. Inc. Subterranean coring assemblies

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1011823B (de) * 1954-11-17 1957-07-11 Helmut Huegel Dr Ing Einrichtung bei Kernbohrern
US3850194A (en) * 1973-01-09 1974-11-26 Brown Oil Tools Check valve assembly
GB2048996A (en) * 1979-05-11 1980-12-17 Christensen Inc Drilling device for drilling a core in deep drill holes

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3332497A (en) * 1964-11-12 1967-07-25 Jr John S Page Tubing and annulus pressure responsive and retrievable valve
US4300643A (en) * 1979-03-22 1981-11-17 Diamant Boart Double core barrel
US4453599A (en) * 1982-05-10 1984-06-12 Otis Engineering Corporation Method and apparatus for controlling a well
US4519457A (en) * 1984-02-16 1985-05-28 Armco Inc. Oil well standing valve

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1011823B (de) * 1954-11-17 1957-07-11 Helmut Huegel Dr Ing Einrichtung bei Kernbohrern
US3850194A (en) * 1973-01-09 1974-11-26 Brown Oil Tools Check valve assembly
GB2048996A (en) * 1979-05-11 1980-12-17 Christensen Inc Drilling device for drilling a core in deep drill holes

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991019075A2 (fr) * 1990-05-31 1991-12-12 Diamant Boart Stratabit S.A. Carottier double pour forage devie
WO1991019075A3 (fr) * 1990-05-31 1992-01-09 Diamant Boart Stratabit Sa Carottier double pour forage devie
EP0588373A1 (fr) * 1990-05-31 1994-03-23 Diamant Boart Stratabit S.A. Carottier double pour forage dévié

Also Published As

Publication number Publication date
BE1000474A3 (fr) 1988-12-20
EP0287548B1 (fr) 1991-09-25
NO881603D0 (no) 1988-04-13
US4887676A (en) 1989-12-19
DE3865064D1 (de) 1991-10-31
NO881603L (no) 1988-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BE1013805A5 (fr) Procede de forage d'une formation souterraine avec utilisation d'un trepan de forage oscillant.
EP1934426B1 (fr) Outil d elargissement et de stabilisation a mettre en service dans un trou de forage et procede pour sa mise en oeuvre
FR2507242A1 (fr) Dispositif de fermeture temporaire pour formateurs de canal d'equipement de completion de puits
FR2649751A1 (fr) Outil de puits
EP2417323B1 (fr) Dispositif de verrouillage pour un dispositif de forage
CH630700A5 (fr) Raccord coude a angle variable pour forages diriges.
EP0293355B1 (fr) Dispositif de contrôle du verrouillage d'un carottier de sondage
FR2548259A1 (fr) Carottier remontable par l'interieur des tiges de forage
EP0321610B1 (fr) Vanne de sécurité pour puits pétrolier et outils de pose et de repêchage pour ladite vanne
EP0086701B1 (fr) Perfectionnement aux dispositifs de forage
FR2615897A1 (fr) Dispositif de verrouillage pour outil dans un puits d'hydrocarbures
FR2619154A1 (fr) Methode et dispositif hydrauliques ameliores de penetration de puits
EP0287548B1 (fr) Dispositif pour obturer un carottier monté dans un équipement de sondage
WO2004029401A1 (fr) Systeme de carottage ou forage devie a une passe
FR2488938A1 (fr) Installation de curage de tube carottier a l'interieur du trou
EP0192558A1 (fr) Dispositif pour mettre en place un outil ou instrument dans une conduite utilisable notamment pour l'exploitation en fond de puits de pompes hydrauliques autonomes, en production par l'intérieur d'un tubing
EP1492935B1 (fr) Procede et dispositif de carottage et/ou forage devie
BE1004330A3 (fr) Carottier double pour forage devie.
EP0267638A1 (fr) Vanne de sécurité pour puits pétrolier, autorisant un fonctionnement en débit artificiel
EP0588373A1 (fr) Carottier double pour forage dévié
FR2458670A1 (fr) Dispositif de carottage a la turbine avec tube suiveur
EP0232268B1 (fr) Dispositif de controle du verrouillage d'un tube carottier
FR2459356A1 (fr) Dispositif de forage pour un forage etage
EP0511133B1 (fr) Dispositif de marquage par micro-percussion
FR2656044A1 (fr) Appareil de percussion hydraulique.

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB IT NL

17P Request for examination filed

Effective date: 19890204

17Q First examination report despatched

Effective date: 19891019

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB IT NL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 19910925

Ref country code: GB

Effective date: 19910925

Ref country code: NL

Effective date: 19910925

REF Corresponds to:

Ref document number: 3865064

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19911031

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 19920217

Year of fee payment: 5

NLV1 Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act
GBV Gb: ep patent (uk) treated as always having been void in accordance with gb section 77(7)/1977 [no translation filed]
PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 19920427

Year of fee payment: 5

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Effective date: 19931229

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Effective date: 19940101

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST